DE2638688B1

DE2638688B1 - DEVICE FOR UNLOCKING AND AT THE SAME TIME TURNING THE NUTS OF SEVERAL BOLTS

Info

Publication number: DE2638688B1
Application number: DE19762638688
Authority: DE
Inventors: Volfango Ing Festinori; Klaus Dr-Ing Raschke
Original assignee: Kraftwerk Union AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-08-26
Filing date: 1976-08-26
Publication date: 1977-11-24
Also published as: BR7705573A; JPS5327200A; SE7707180L; ES461904A1; SE423056B; JPS6028636B2; FR2362701B1; DE2638688C2; CH616871A5; US4104934A; FR2362701A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auffädeln und gleichzeitigen Drehen der Muttern mehrerer im Kreis angeordneter Schraubenbolzen, Dehnschrauben, Zuganker od. dgl., bestehend aus einem Tragring mit Aussparungen zur Aufnahme der Muttern nebst Schraubenbolzen und daran befestigten, gesonderten Drehaggregaten für jeweils eine Mutter oder eine mit der Mutter verbundene, den Schraubenbolzen umgebende Ansatzhülse, bei denen die Drehung durch einen in seiner Drehrichtung umkehrbaren Elektromotor bewirkt wird, und mit zusätzlichen Mitteln zum hydraulischen Spannen der Schraubenbolzen.The invention relates to a device for threading and simultaneously turning the nuts of several Screw bolts, expansion screws, tie rods or the like arranged in a circle, consisting of a support ring with recesses to accommodate the nuts and bolts and separate ones attached to them Rotating units for one nut or one that is connected to the nut and surrounds the screw bolt Extension sleeve, in which the rotation is effected by an electric motor which is reversible in its direction of rotation is effected, and with additional means for hydraulic tensioning of the screw bolts.

Eine derartige Vorrichtung ist durch die deutsche Offenlegungsschrift 22 58 859 bekannt. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind die zum Spannen und Vorspannen des Schraubenbolzens verwendeten Muttern mit einer Außenverzahnung versehen, in die ein Ritzel bzw. eine entsprechende Innenverzahnung der Ansatzhülse eingreift, die dann ihrerseits eine mit dem Ritzel kämmende Außenverzahnung trägt. Das Ritzel wird jeweils über ein Getriebe von einem Elektromotor angetrieben. Die Verzahnung schwächt die Mutter. Außerdem greift die zur Hervorrufung der Drehung erforderliche Kraft nur an einer Stelle längs des Umfangs der Mutter an, so daß besonders beim Auffädeln der Mutter das Innengewinde beschädigt werden kann, da Kippmomente und einseitige Radialkräfte auftreten, die auch durch die Ansatzhülse nicht ganz zu verhindern sind.Such a device is known from German laid-open specification 22 58 859. At this known device are the nuts used for tensioning and pretensioning the screw bolt provided with an external toothing into which a pinion or a corresponding internal toothing of the Attachment sleeve engages, which then in turn carries an external toothing meshing with the pinion. The pinion is driven by an electric motor via a gearbox. The interlocking weakens the mother. In addition, the force required to produce the rotation is only applied at one point along the Circumference of the nut, so that the internal thread is damaged especially when threading the nut can be, since tilting moments and one-sided radial forces occur, which are not caused by the neck sleeve can be prevented entirely.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kraftflußmäßig günstigeren elektrischen Antrieb zum Auffädeln und Auf- und Abdrehen der Muttern zu schaffen.The invention is based on the object of providing an electric drive which is more favorable in terms of power flow To create threading and turning on and off the nuts.

Zur Lösung dieser Ausgabe bildet bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art gemäß der Erfindung die Mutter oder die mit der Mutter verbundene Ansatzhülse den Läufer des Elektromotors asynchroner Bauart, dessen Ständerteile, welche eine Wechselstromwicklung tragen, ring-, sektor- oder scheibenförmig ausgebildet und in den der Mutter bzw. der Ansatzhülse gegenüberliegenden Flächen der Aussparungen des Tragringes angeordnet sind.To solve this issue, in a device of the type initially described, according to FIG Invention the mother or the neck sleeve connected to the mother the rotor of the electric motor asynchronous design, whose stator parts, which carry an alternating current winding, ring, sector or disc-shaped and in the opposite surfaces of the nut or the neck sleeve Recesses of the support ring are arranged.

Das zur Drehung der Mutter erforderliche Drehmoment wird also berührungsfrei auf elektrischem Wege gleichmäßig entlang des gesamten Umfanges der Mantel- oder Stirnfläche der Mutter selbst oder der mit ihr verbundenen Ansatzhülse erzeugt. Die zur Erzeugung des Dreh- bzw. Wanderfeldes erforderlichen Ständerteile mit der Wechselstromwicklung können in den der Mutter bzw. der mit ihr verbundenen Ansatzhülse gegenüberliegenden Flächen in konstruktiv geeigneter Weise untergebracht werden, da auch hier der gesamte Umfang der Mantel- oder Stirnflächen der Aussparungen im Tragring ausgenutzt werden kann. Für den Antrieb ist nur eine verhältnismäßig geringe Leistung erforderlich, da nur die Muttern bzw. die mit der Ansatzhülse versehenen Muttern bewegt werden. Es kann deshalb auch ein Elektromotor mit verhältnismäßig geringem Wirkungsgrad verwendet werden. Da außerdem der Antrieb jeweils nur sehr kurrzeitig betrieben wird, bildet die Ableitung der infolge der Verluste entstehenden Wärme kein Problem. Im übrigen können die Verluste durch eine geeignete Wahl der Pohlzahl des Elektromotors beeinflußt werden.The torque required to turn the nut is therefore electrically contact-free evenly along the entire circumference of the mantle or face of the nut itself or with her connected neck sleeve generated. The ones required to generate the rotating or traveling field Stator parts with the alternating current winding can be in that of the mother or the one connected to it Approach sleeve opposite surfaces are accommodated in a structurally suitable manner, as here too the entire circumference of the jacket or end faces of the recesses in the support ring can be used. Only a relatively small amount of power is required for the drive, since only the nuts or those with the neck sleeve provided nuts are moved. It can therefore also use an electric motor with relative low efficiency can be used. In addition, since the drive is only very short-lived is operated, the dissipation of the heat generated as a result of the losses is not a problem. in the Otherwise, the losses can be influenced by a suitable choice of the pole number of the electric motor.

Da die Mutter bzw. die mit ihr verbundene Ansatzhülse sich wie ein massiver, wicklungsfreier Läufer eines Asynchronmotors verhält, erreicht man den Vorteil eines hohen Anlaufmomentes. Sollte ein anderes Momentenverhalten gewünscht sein, so kann man die den Ständerteilen zugewandte Außenfläche der Mutter bzw. der Ansatzhülse in zweckmäßiger Weise mit einer Käfigwicklung versehen.Since the mother or the attachment sleeve connected to it feels like a solid, winding-free one When the rotor of an asynchronous motor behaves, the advantage of a high starting torque is achieved. Should be If other torque behavior is desired, the outer surface facing the stator parts can be used The nut or the neck sleeve is expediently provided with a cage winding.

Um die für das Auf- und Abdrehen der Mutter erforderliche Zeit möglichst kurz zu halten, empfiehlt es sich, längs des Tragringes der Vorrichtung für jeden Schraubenbolzen ein erfindungsgemäß ausgebildetes Drehaggregai anzuordnen, die auch unabhängig voneinander schaltbar sind. Dadurch wird aber der zur Verfügung stehende Platz kleiner, als wenn man nur für jeden zweiten Schraubenbolzen einen Auftrieb für die Muttern hätte und die Vorrichtung nach erfolgter Befestigung umsetzte. Der Raumbedarf für den Antrieb läßt sich mit Vorteil dadurch beeinflussen, daß die Wechselstromwicklung der Ständerteile jeweils mit von der Netzfrequenz abweichender Frequenz gespeistIn order to keep the time required for turning the nut on and off as short as possible, it recommends along the support ring of the device for each screw bolt according to the invention To arrange rotary units, which can also be switched independently of one another. But this becomes the The available space is less than if you only get a lift for every second screw bolt Nuts and the device implemented after fastening. The space required for the drive can be influenced with advantage that the alternating current winding of the stator parts each with from The frequency deviating from the mains frequency is fed

wird, weil dann eine größere Freiheit hinsichtlich der Wahl der Polzahl besteht. Zur optimalen Raumausnutzung kann man zwischen Elektromotoren mit radialem oder axialem Luftspalt wählen. Ist ein Schraubenbolzen zur Erzeugung einer Vorspannung und zum Spannen mit zwei Muttern versehen, so kann man mit Vorteil die untere, zum Vorspannen des Schraubenbolzens dienende Mutter als Läufer eines Elektromotors mit radialem Luftspalt und die obere, zum Spannen dienende Mutter als Läufer eines Elektromotors mit axialem Luftspalt ausbilden, um je nach dem zur Verfügung stehenden Platz nicht nur die Mantelflächen, sondern auch die Stirnflächen der Mutter bzw. der mit ihr verbundenen Ansatzhülse zur Erzeugung der Drehbewegung auszunutzen. Die Ständerteile sind bei axialem Luftspalt entsprechend scheibenförmig.will because then greater freedom in terms of Choice of the number of poles. For optimal use of space, you can choose between electric motors with radial or axial air gap. Is a screw bolt for generating pre-tensioning and tensioning provided with two nuts, the lower one, which is used to pretension the screw bolt, can be used with advantage Nut as the rotor of an electric motor with a radial air gap and the upper nut used for tensioning train as a rotor of an electric motor with an axial air gap, depending on the available Place not only the lateral surfaces, but also the end faces of the nut or those connected to it Take advantage of the attachment sleeve to generate the rotary movement. The stand parts are with an axial air gap correspondingly disc-shaped.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der in F i g. 1 bis 3 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.In the following the invention is based on the in F i g. 1 to 3 schematically illustrated embodiments explained in more detail.

F i g. 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen Teil der gemäß der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung entlang der Linie I-I in F i g. 2;F i g. 1 shows a longitudinal section through part of the device formed according to the invention the line I-I in FIG. 2;

Fig.2 zeigt den Schnitt entlang der Linie II-II in Fig.l.Fig.2 shows the section along the line II-II in Fig.l.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist im Längsschnitt in F i g. 3 dargestellt.Another embodiment is shown in longitudinal section in FIG. 3 shown.

Zum Vorspannen eines nicht dargestellten Deckels mit Schraubenbolzen 1 soll eine Mutter 2 unter Verwendung einer Vorrichtung automatisch auf ein Gewinde 3 gedreht werden. Dazu ist der Tragring 4 der Vorrichtung mit Aussparungen 5 versehen, weiche jeweils den Schraubenbolzen 1 und die Mutter 2 aufnehmen, wobei die Mutter 2 beim Aufsetzen des Tragringes 4 aufgefädelt wird.To pretension a cover, not shown, with screw bolts 1, a nut 2 should be below Using a device to be turned automatically onto a thread 3. For this purpose, the support ring 4 is the The device is provided with recesses 5, which give way to the screw bolt 1 and the nut 2, respectively record, the nut 2 being threaded on when the support ring 4 is placed.

Ferner sind in den den Mantelflächen 6 der Mutter 2 gegenüberliegenden Flächen 7 der Aussparungen 5 jeweils Nuten 8 vorgesehen, die gleichmäßig längs des Umfanges verteilt sind. In diesen Nuten 8 liegen sektorförmig ausgebildete Ständerteile 9 eines Elektromotors asynchroner Bauart, dessen Läufer die Mutter 2 bildet Die Wechselstrom- bzw. Drehstromwicklung in den Ständerteilen 9 ist zwecks Vereinfachung nicht gezeichnet. Außerdem können die Nuten 8 mit einer geeigneten, als Abschirmung dienenden Auskleidung versehen sein, um zu vermeiden, daß in dem Tragring 4 zu große Streufelder entstehen.Furthermore, in the surfaces 7 of the recesses 5 opposite the jacket surfaces 6 of the nut 2 each grooves 8 are provided, which are evenly distributed along the circumference. In these grooves 8 lie Sector-shaped stator parts 9 of an asynchronous type of electric motor, the rotor of which is the nut 2 The alternating current or three-phase current winding in the stator parts 9 is not for the sake of simplification drawn. In addition, the grooves 8 can be provided with a suitable lining which serves as a shield be provided in order to avoid that too large stray fields arise in the support ring 4.

Um eine Drehung der Mutter 2 zu erzielen, werden die Wechselstromwicklungen der Ständerteile 9 mit einem Wechsel- bzw. Drehstrom geeigneter, eventuell von der Netzfrequenz abweichender Frequenz gespeist. Das entstehende Dreh- bzw. Wanderfeld versetzt die als massiver Läufer wirkende Mutter 2 in Rotation und dreht sie somit auf dem Gewinde 3. Die Kraftübertragung ist völlig gleichmäßig, wobei der Tragring 4 das Gegenmoment aufnimmt. Diese Drehung der Mutter 2 wird in der gewünschten Drehrichtung so lange durchgeführt, z. B. auch mit entsprechenden Lageänderungen des Tragringes 4 gekoppelt, bis die Endlage der Mutter 2 erreicht ist, z. B. auf einem Ring 10.In order to achieve a rotation of the nut 2, the alternating current windings of the stator parts 9 with a frequency suitable for alternating or three-phase current, possibly deviating from the mains frequency. The resulting rotating or traveling field sets the nut 2, which acts as a solid rotor, in rotation and it thus rotates on the thread 3. The power transmission is completely uniform, with the support ring 4 being the Absorbs counter torque. This rotation of the nut 2 is so long in the desired direction of rotation performed, e.g. B. coupled with corresponding changes in position of the support ring 4 until the end position of the Mother 2 is reached, e.g. B. on a ring 10.

Durch die Verwendung von sektorförmigen Ständerteilen 9 ist deren Einbau in die Nuten 8 des Tragringes 4 leicht von der Aussparung 5 her vorzunehmen. Die Ständerteile 9 sind dadurch auch einfach auswechselbar. Die F i g. 1 zeigt jeweils zwei in der Höhe übereinanderliegende Ständerteile 9 in einer Nut 8, deren Wicklungen wahlweise oder auch gleichzeitig eingeschaltet werden, je nach der Lage der Mutter 2. Man kann aber in jeder Nut 8 auch nur ein einziges, entsprechend höher ausgebildetes Ständerteil 9 anordnen.
Ein etwas abweichend ausgebildetes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in F i g. 3 dargestellt. Für gleiche Teile wurden die gleichen Bezugszeichen beibehalten. Der Schraubenbolzen 1 dient zum Verspannen des Deckels eines Reaktorgefäßes und ist außer mit demBy using sector-shaped stand parts 9, their installation in the grooves 8 of the support ring 4 can easily be carried out from the recess 5. The stand parts 9 are thereby also easily exchangeable. The F i g. 1 shows two stand parts 9, one above the other, in a groove 8, the windings of which are switched on either or simultaneously, depending on the position of the nut 2. However, only a single, correspondingly higher stand part 9 can be arranged in each groove 8 .
A somewhat differently designed embodiment of the invention is shown in FIG. 3 shown. The same reference numbers have been retained for the same parts. The screw bolt 1 is used to clamp the lid of a reactor vessel and is except with the

ίο Gewinde 3 für die untere, zum Vorspannen des Schraubenbolzens 1 dienende Mutter 2 noch am oberen Ende mit einem Gewinde 11 versehen, auf welches eine Mutter 12 geschraubt wird, durch welche ein Spannen des Schraubenbolzens 1 möglich wird. Die Muttern 2 und 12 sind jeweils Stahlzylinder mit einem Innengewinde. ίο Thread 3 for the lower, for pretensioning the Screw bolt 1 serving nut 2 still provided at the upper end with a thread 11 on which a Nut 12 is screwed, through which a tensioning of the screw bolt 1 is possible. The nuts 2 and 12 are each steel cylinders with an internal thread.

Die Vorrichtung 13 zum automatischen Drehen der Muttern 2 und 12 besteht aus dem Tragring 4 mit der Aussparung 5 zur Aufnahme des Schraubenbolzens 1 und der Mutter 2 sowie einem Tragring 14 zur Aufnahme der Ständerteile 9 des die Drehung der Mutter 2 hervorrufenden asynchronen Elektromotors. Darüber liegt ein Teil 15 zum hydraulischen Recken des Schraubenbolzens 1, an das sich dann noch ein weiterer Tragring 16 für die Ständerteile 17 zum Drehen der Mutter 12 anschließt.The device 13 for automatically rotating the nuts 2 and 12 consists of the support ring 4 with the Recess 5 for receiving the screw bolt 1 and the nut 2 and a support ring 14 for Recording of the stand parts 9 of the asynchronous electric motor causing the rotation of the nut 2. Above is a part 15 for the hydraulic stretching of the screw bolt 1, which is then followed by another Support ring 16 for the stand parts 17 for turning the nut 12 connects.

Die Mutter 12 ist auf ihrer oberen Stirnseite zu einer Hülse 18 mit einer Innenverzahnung 19 ausgezogen, in weiche die Außenverzahnung 20 einer Ansatzhülse 21 eingreift. Diese Ansatzhülse 21, die den Schraubenbolzen 1 umgibt, hat in ihrem oberen Bereich eine glatte äußere Mantelfläche 22, die den Ständerteilen 9 in den Nuten 8 des Tragringes 14 gegenübersteht. Durch einen Ringansatz 23 mit gleitfähig ausgebildeten Oberflächen ist die Ansatzhülse 21 in axialer Richtung geführt, aber frei drehbar. Werden nun die Ständerteile 9 mit Wechselstrom gespeist, so wird die Ansatzhülse 21 in Rotation versetzt und überträgt diese Drehung durch die Verzahnungen 19, 20 auf die Mutter 2, die nun, je nach Drehrichtung, auf dem Gewinde 3 auf- oder abgedreht wird. Der Tragring 4 der Vorrichtung 13 muß entsprechend in axialer Richtung verlagert werden, damit die Verzahnungen 19,20 in Eingriff bleiben. Beim Aufdrehen der Mutter 2 ist die gewünschte Endlage erreicht, wenn die untere Stirnfläche 24 der Mutter 2 an dem Ring 10 zur Anlage gebracht wird.The nut 12 is pulled out on its upper end face to form a sleeve 18 with internal teeth 19, in soft the external toothing 20 of an attachment sleeve 21 engages. This neck sleeve 21, which the screw bolt 1 surrounds, has in its upper region a smooth outer jacket surface 22, which the stand parts 9 in the Grooves 8 of the support ring 14 faces. By means of a ring shoulder 23 with surfaces designed to be slidable the neck sleeve 21 is guided in the axial direction, but freely rotatable. Are now the stand parts 9 with Supplied with alternating current, the attachment sleeve 21 is set in rotation and transmits this rotation the teeth 19, 20 on the nut 2, which now, depending on the direction of rotation, on the thread 3 or is turned off. The support ring 4 of the device 13 must be shifted accordingly in the axial direction, so that the teeth 19, 20 remain in engagement. When unscrewing nut 2, the desired end position is reached achieved when the lower end face 24 of the nut 2 is brought to bear on the ring 10.

Auch die äußeren Mantelflächen 25 der Mutter 12 sind von Ständerteilen 17 eines asynchronen Elektromotors umgeben, welche ringförmig ausgebildet sind, da an dieser Stelle der Vorrichtung 13 keine Platz- und Montageschwierigkeiten für einen ringförmigen Ständer bestehen. Durch Speisung der Wechselstromwicklung der Ständerteile 17 wird die Mutter 12 ebenfalls in Rotation versetzt. Sie wird dabei z. B. auf das Gewinde 11 aufgeschraubt, bis sie an den Stirnflächen 26 des hydraulischen Teiles 15 zu Anlage gelangt. Dann wird durch entsprechendes Zuführen von Hydraulikflüssigkeit in das Teil 15 der Schraubenbolzen 1 in einem gewünschten Maße gereckt und daran anschließend wird durch Speisung der Ständerteile 9 mit Wechselstrom die Mutter 2 von neuem bis zum Anschlag an den Ring 10 gebracht. Die Vorspannung des Schraubenbolzens 1 bleibt dann auch nach Entlastung des hydraulischen Teiles 15 und nach Entfernung der Mutter 12 mit der Vorrichtung 13 erhalten.The outer circumferential surfaces 25 of the nut 12 are also of stator parts 17 of an asynchronous electric motor surrounded, which are ring-shaped, since at this point of the device 13 no space and There are assembly difficulties for an annular stand. By feeding the alternating current winding of the stand parts 17, the nut 12 is also set in rotation. She is z. B. on the thread 11 screwed on until it comes to rest on the end faces 26 of the hydraulic part 15. Then it will be by appropriately supplying hydraulic fluid in the part 15 of the screw bolts 1 in one The desired dimensions are stretched and then by feeding the stand parts 9 with alternating current the nut 2 brought again up to the stop on the ring 10. The preload of the screw bolt 1 then remains even after the hydraulic part 15 has been relieved and the nut has been removed 12 obtained with the device 13.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Device for threading and simultaneous turning of the nuts of several arranged in a circle Screw bolts, expansion screws, tie rods or the like, consisting of a support ring with recesses to accommodate the nuts and bolts and separate rotating units attached to them for one nut or one that is connected to the nut and surrounding the screw bolt Extension sleeve, in which the rotation is effected by an electric motor which is reversible in its direction of rotation is effected, and with additional means for hydraulic tensioning of the screw bolts, thereby characterized in that the nut (2, 12) or with the nut (2, 12) connected Extension sleeve (21) forms the rotor of the electric motor of asynchronous design, the stator parts (9, 17), which have an alternating current winding, are ring, sector or disk-shaped and in the surfaces (7) of the recesses opposite the nut (2, 12) or the neck sleeve (21) (5) of the support ring (4,14,16) are arranged.

2. Apparatus according to claim I _1, characterized in that the alternating current winding of the stator parts (9, 17) is each fed with a frequency deviating from the mains frequency.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the stand parts (9) are exchangeable are arranged in grooves (8) of the support ring (4, 14).

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the stand parts (9) are shielded from the support ring (4, 14).

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the outer surface of the Nut (2, 12) or the neck sleeve (21) is provided with a cage winding.

6. Device according to one of claims 1 to 5 for cases in which the screw bolt a lower nut serving for pretensioning and an upper nut serving for tensioning, thereby characterized in that the electric motor containing the lower nut (2) as a rotor as such radial air gap and the electric motor containing the upper nut (12) as a rotor as such axial air gap is formed.